Вопрос школьника
В смеси содержится 3,01*10^23 молекул кислорода и 1,505*10^23 молекул азота. Вычислите массовые и объемные доли компонентов в смеси.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо знать молярные массы кислорода и азота. Молярная масса кислорода равна 16 г/моль, а молярная масса азота равна 14 г/моль.
Массовая доля компонента в смеси вычисляется по формуле:
массовая доля = (масса компонента / общая масса смеси) * 100%
Для вычисления массы компонента необходимо умножить количество молекул на молярную массу:
масса кислорода = 3,01*10^23 молекул * 16 г/моль = 4,816*10^24 г
масса азота = 1,505*10^23 молекул * 14 г/моль = 2,107*10^24 г
Общая масса смеси равна сумме масс компонентов:
общая масса смеси = масса кислорода + масса азота = 6,923*10^24 г
Теперь можно вычислить массовые доли компонентов:
массовая доля кислорода = (4,816*10^24 г / 6,923*10^24 г) * 100% = 69,6%
массовая доля азота = (2,107*10^24 г / 6,923*10^24 г) * 100% = 30,4%
Объемная доля компонента в смеси вычисляется по формуле:
объемная доля = (объем компонента / общий объем смеси) * 100%
Для вычисления объема компонента необходимо знать его количество молекул и объем моля газа при стандартных условиях (0°C и 1 атм):
V = n * Vm
Vm для всех газов при стандартных условиях равен 22,4 л/моль.
Объем кислорода:
n = 3,01*10^23 молекул / 6,022*10^23 моль = 0,05 моль
V = 0,05 моль * 22,4 л/моль = 1,12 л
Объем азота:
n = 1,505*10^23 молекул / 6,022*10^23 моль = 0,025 моль
V = 0,025 моль * 22,4 л/моль = 0,56 л
Общий объем смеси равен сумме объемов компонентов:
общий объем смеси = объем кислорода + объем азота = 1,68 л
Теперь можно вычислить объемные доли компонентов:
объемная доля кислорода = (1,12 л / 1,68 л) * 100% = 66,7%
объемная доля азота = (0,56 л / 1,68 л) * 100% = 33,3%
Таким образом, массовая доля кислорода в смеси составляет 69,6%, а объемная доля — 66,7%. Массовая доля азота равна 30,4%, а объемная доля — 33,3%.
